Цветковые растения имеют двойную систему удобрения. Зерна пыльцы несут мужские репродуктивные клетки. Когда пыльцевые зерна попадают на женский репродуктивный орган цветка, они прорастают и через пыльцевую трубку прорастают к глубоко внедренным семяпочкам.
После оплодотворения семяпочки развиваются в семена. Уникальность этого процесса заключается в том, что пыльцевая трубка высвобождает две сперматозоиды, одна из которых сливается с яйцеклеткой в процессе, подобном тому, который происходит у животных.
Другой сливается с так называемой центральной клеткой, образуя многоядерный объект, который растет и обеспечивает питание развивающимся эмбрионам и проросткам соответственно. Этот так называемый эндосперм также является основным источником питания для животных и людей, поедающих эти растения. Для управления этим процессом необходимы многочисленные химические взаимодействия от клетки к клетке, многие из которых остаются неустановленными.
У животных кальций играет ключевую роль в коммуникации между клетками во время оплодотворения. Исследовательская группа во главе с Томасом Дрессельхаусом из Университета Регенсбурга и Гвидо Гроссманном, недавно переехавшим из Карнеги в Университет Гейдельберга, сосредоточилась на обнаружении связи с помощью кальция при двойном оплодотворении цветущих растений.
Уже было известно, что кальций участвует на ранних стадиях оплодотворения, включая контроль роста пыльцевых трубок и направление, по которому сперматозоиды попадают в яйцеклетку. Но потребовалась дополнительная работа, чтобы определить, насколько это важно на более поздних этапах.Используя усовершенствованный флуоресцентный датчик кальция, команда смогла отслеживать сигнатуры кальция в живых клетках на протяжении всего процесса двойного оплодотворения.
Работа выполнена на арабидопсисе, который широко используется в исследовательских целях. Они обнаружили, что кальций участвует в передаче химических сигналов на протяжении всего процесса двойного оплодотворения и связан, например, с высвобождением сперматозоидов и слиянием с яйцеклеткой.
Этот тип наблюдения в реальном времени ранее был невозможен из-за глубоко укоренившегося места, где происходит двойное оплодотворение.«Благодаря техническим достижениям мы смогли наблюдать момент оплодотворения растений на клеточном уровне и в то же время слушать« тет-а-тет »между мужскими и женскими клетками», — сказал Гроссманн. «Необходима дальнейшая работа, чтобы расшифровать язык и понять, что на самом деле говорится».